(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと燃焼用空気とを混合して燃焼するメインバーナと、該メインバーナが設けられる燃焼室へ燃焼用空気を供給する給気通路と、該給気通路を複数の開口に分割して火炎の通過を阻止する遮炎装置と、
上記燃焼室内に設けられ、パイロット給気口から燃焼用空気を吸引して燃料ガスと混合して燃焼するパイロットバーナと、
上記パイロットバーナの燃焼状態に応じた検知信号を出力する炎検知素子と、
上記炎検知素子の信号から上記メインバーナの不完全燃焼を防止する不完全燃焼防止装置と
を備えた遮炎装置付燃焼機器において、
上記パイロットバーナは、上記メインバーナの燃焼により発生した燃焼排気の流れが滞った時に該燃焼排気を上記パイロット給気口から吸引することを特徴とする遮炎装置付燃焼機器。
【請求項２】
上記炎検知素子を一次熱電対とし、上記燃焼排気が滞ったことを温度上昇変化により検知する二次熱電対を設け、該二次炎熱電対を該一次熱電対と極性を逆にして直列接続したことを特徴とする請求項１記載の遮炎装置付燃焼機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可燃蒸気を発生するガソリン，シンナー，ベンジン等の可燃物が置かれたガレージ，地下室，倉庫等に設置される遮炎装置付燃焼機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、遮炎装置付給湯器は、図４に示されるように、中空の円筒形本体１１内の上下に貯湯室Ｒ１と燃焼室Ｒ２とを設け、燃焼室Ｒ２には空気を取り入れる給気口１３ａと、燃料ガスを燃焼するメインバーナ２２と、メインバーナ２２に火移りさせるパイロットバーナ４とを設けると共に、貯湯室Ｒ１の軸心位置を貫通して本体１１上部に開口し燃焼室Ｒ２内の燃焼ガスを外部に排出する排気管１６を設けており、更に給気口１３ａにはフレームアレスター（遮炎装置）２７を設けたものが知られている。
尚、他の構成については、本実施形態と共通するため、その符号を記して説明を省略する。
【０００３】
この遮炎装置付給湯器は、燃焼室Ｒ２内に設けたメインバーナ２２で燃焼した高温の燃焼排気が、排気管１６を通過する際に、貯湯室Ｒ１内に供給された水との熱交換により水を加熱して所定温度の湯として貯蔵し、適宜外部に給湯されるようになっている。
こうした給湯器が、可燃蒸気を発生する可燃物の近くに設置される場合には、給湯器の給気口１３ａに可燃蒸気が侵入し燃焼室Ｒ２の火炎が伝播して可燃物へ引火するおそれがあるため、燃焼室Ｒ２の火炎が給気口１３ａ外部へ漏出しないようにフレームアレスター２７が設けられる。
【０００４】
フレームアレスター２７は、パンチングメタルやラス網（ＥＸＰＡＮＤ  ＭＥＴＡＬ）のように、微小な開口を多数一様に設けた金属製の板状体である。可燃ガスにはそれぞれ、それ以下のギャップでは火炎が通路を伝播しないという消炎距離があり、フレームアレスター２７は、これを利用するために、各開口の大きさを約φ１．６ｍｍ以下にしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フレームアレスター２７の開口は、微小なために綿埃や砂塵といった粉塵によって目詰まりしやすい。このため、目詰まりすると、燃焼室Ｒ２内の給気不足により不完全燃焼して、一酸化炭素中毒を起こすおそれがあった。
【０００６】
そこで、本発明の遮炎装置付燃焼機器は上記課題を解決し、給気通路の閉塞による不完全燃焼を防止することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項１記載の遮炎装置付給湯器は、
燃料ガスと燃焼用空気とを混合して燃焼するメインバーナと、該メインバーナが設けられる燃焼室へ燃焼用空気を供給する給気通路と、該給気通路を複数の開口に分割して火炎の通過を阻止する遮炎装置と、
上記燃焼室内に設けられ、パイロット給気口から燃焼用空気を吸引して燃料ガスと混合して燃焼するパイロットバーナと、
上記パイロットバーナの燃焼状態に応じた検知信号を出力する炎検知素子と、上記炎検知素子の信号から上記メインバーナの不完全燃焼を防止する不完全燃焼防止装置と
を備えた遮炎装置付燃焼機器において、
上記パイロットバーナは、上記メインバーナの燃焼により発生した燃焼排気の流れが滞った時に該燃焼排気を上記パイロット給気口から吸引することを要旨とする。
【０００８】
また、本発明の請求項２記載の遮炎装置付給湯器は、上記請求項１記載の遮炎装置付給湯器において、
上記炎検知素子を一次熱電対とし、上記燃焼排気が滞ったことを温度上昇変化により検知する二次熱電対を設け、該二次炎熱電対を該一次熱電対と極性を逆にして直列接続したことを要旨とする。
【０００９】
上記構成を有する本発明の請求項１記載の遮炎装置付燃焼機器では、給気通路に綿埃や砂塵等の粉塵が侵入して、遮炎装置が目詰まりしてくると、燃焼室の給排気がスムーズに行われなくなり、燃焼排気が停滞気味になる。
この際、パイロットバーナが酸素濃度の低いこの燃焼排気を燃焼用空気としてパイロット給気口から吸引するため、メインバーナが不完全燃焼を起こす前に、パイロットバーナの燃焼状態が先に悪化し、パイロットバーナの火炎が酸欠によりリフトして、この燃焼状態の変化を炎検知素子が検出し、不完全燃焼防止装置が作動する。
【００１０】
また、本発明の請求項２記載の遮炎装置付燃焼機器では、二次熱電対は、一次熱電対と極性を逆にして接続されるため、その起電力が負として働き、一次熱電対との合成起電力を減少させる。
遮炎装置の開口が詰まると、パイロットバーナの火炎が酸欠によりリフトして一次熱電対の起電力が低下することに加えて、二次熱電対の検知温度が上昇するため、合成起電力が正常燃焼時から急激に減少し、鋭敏に酸素不足を検知でき、不完全燃焼防止装置が作動する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の遮炎装置付燃焼機器の好適な実施形態について説明する。
図１は、遮炎装置付給湯器（以下、単に給湯器と記す）の概略構成を示したものである。この給湯器１０は、円筒形の上下端が閉鎖された鉄製で内表面がホーロー処理された容器である本体１１と、本体１１の外周および上面を覆う外側ケース３０と、給湯器１０の動作を制御するコントローラ４１を設けている。
【００１２】
給湯器１０の本体１１は、円筒部１２と、下端を閉鎖する平板である底板部１３と、上端を閉鎖する上方にわずかに膨らんだ球面状の上鏡板１４とを設けており、底板部１３に設けた脚部１１ａによって床面に立設されている。
本体１１は、底板部１３側の所定位置にて同軸的に配設されて本体１１内を上下に仕切っている上方にわずかに膨らんだ球面状の下鏡板１５を設けており、下鏡板１５によって上側の貯湯室Ｒ１と、下側の燃焼室Ｒ２とに区分されている。
【００１３】
上鏡板１４および下鏡板１５は、それぞれ軸心位置に開口部１４ａ，１５ａを設けており、開口部１４ａ，１５ａには、軸心位置にて軸方向に延び、開口部１４ａ，１５ａを貫通した排気通路を形成する排気管１６が固定されている。更に、排気管１６内には、その下端の僅か上方となる下方位置から上端位置まで延びたネジレ板形状のバッフル板１７が固定され、本体１１の軸方向に沿って螺旋通路が形成されている。
【００１４】
また、上鏡板１４からは、貯湯室Ｒ１内に垂下した給水管１８および給湯管１９が設けられている。更に、上鏡板１４には、貯湯室Ｒ１内に水を供給する給水管１８の給水口１８ａおよび貯湯室Ｒ１内の湯を取り出す給湯口１９ａが設けられており、また、下鏡板１５のわずか上部には、貯湯室Ｒ１内の湯を外部に排出する水抜栓１９ｂが設けられている。
【００１５】
燃焼室Ｒ２内においては、底板部１３からわずかに離れて台板２１が設けられており、台板２１には、円形で外周の多数の場所を絞って炎口２２ａを形成したメインバーナ２２がバーナ支え２１ａの支持により立設されている。メインバーナ２２の下方には、本体１１側壁を貫通したメインガス供給管２３が台板２１に接続され、メインガス供給管２３にノズル２３ａが設けられる。このメインバーナ２２の下端２２ｂは、燃焼用一次空気（図中、破線）と、ノズル２３ａからの燃料ガス（図中、実線）とを吸引するように開口している。
メインバーナ２２の側部には、先端部がメインバーナ２２の方向に湾曲した常火タイプのパイロットバーナ２５が設けられ、パイロットバーナ２５の炎口２５ｃが水平方向に向いて形成される。
【００１６】
更に、パイロットバーナ２５の火炎により加熱されて、その火炎状態に応じた起電力を出力する一次熱電対２６（炎検知素子）が、パイロットバーナ２５から水平方向に所定距離をあけて、パイロットバーナ２５と共に、取り付け板２４に固定されている。後で詳述するが、この一次熱電対２６は、その感熱部が正常燃焼時に火炎と接触し、給気不足による燃焼悪化時に火炎と接触しない位置に設けられる。つまり、一次熱電対２６の感熱部が、パイロットバーナ２５の混合ガスの噴出方向の延長上にある。
また、メインバーナ２２の炎口２２ａの下方近傍には、周りの温度に応じた起電力を出力する二次熱電対２８が設けられる。
【００１７】
そして、底板部１３には、メインバーナ２２，パイロットバーナ２５へ全ての燃焼用空気を供給するための給気口１３ａが形成され、給気口１３ａには、遮炎装置であるフレームアレスター２７がビス３６止めで固定されている。
フレームアレスター２７は、直径がφ１．６〜３ｍｍの多数の小孔２７ａを有するパンチングメタルの板状体である。尚、底板部１３に給気管を接続して、その給気管内にフレームアレスターを介装するようにしてもよい。
【００１８】
パイロットバーナ２５の下端には、パイロット給気口２５ｂが形成され、メインバーナ２２のやや下方には、導入管２９が設けられ、パイロット給気口２５ｂに接続される。この導入管２９の入口２９ａは、メインバーナ２２の炎口２２の下方近傍に配置される。また、パイロットバーナ２５には、パイロットガス供給管２５ａが接続される。
メインバーナ２２は、ガス供給管２３に接続されるノズル２３ａからのガス（図中、実線）の噴出により一次空気（図中、破線）を下端開口２２ｂから吸引している。一方、パイロットバーナ２５も同様に、ガス供給管２５ａに接続される図示しないノズルからのガスの噴出により、導入管２９の入口２９ａから一次空気（図中、破線）を吸引している。
【００１９】
本体１１の外周部および上部は、外側ケース３０によって保温材を介して覆われている。外側ケース３０の円筒部分は、上端から下鏡板１５の略上端位置までの間が、ポリウレタン樹脂製の保温材３１になっており、その下側部分が樹脂にファイバーグラスを混合した材質によるグラスファイバー保温材３２になっている。外側ケース３０の上面部には、ポリウレタン樹脂部分に円環板状の上板３３が埋設されており、更に、上面部から突出した排気管１６の端部を覆うフード３４が取り付けられている。
【００２０】
外側ケース３０の保温材３１の下端外周位置には、コントローラ４１が設けられている。コントローラ４１の側部には、サーモスタット４２が、保温材３１および円筒部１２を貫通して貯湯室Ｒ１内に突出して配設されている。また、パイロットバーナ２５およびメインバーナ２２への通路を開閉する電磁式安全弁がコントローラ４１に内蔵されており、一次熱電対２６と二次熱電対２８とが極性を逆にして直列にコントローラ４１に接続されている。
【００２１】
更に、コントローラ４１には、警報ブザー４４が接続されている。コントローラ４１には、サーモスタット４２の検出温度が所定値Ｔ１以上になるとメインガス通路を閉じるサーモスタットバルブも内蔵されていて、メインバーナ２２へのガス供給を停止し、検出温度が所定値Ｔ２（＜Ｔ１）以下になるとサーモスタットバルブを開いてメインバーナ２２へのガス供給を開始し、種火バーナを兼用するパイロットバーナ２５から火移りさせてメインバーナ２２の燃焼を開始させる。燃焼中は自然ドラフトにより空気が給気口１３ａから燃焼室Ｒ２へ供給される。
【００２２】
更に、コントローラ４１は、給気不足により一次熱電対２６と二次熱電対２８との合成起電力が所定値より低下した時も、同様にメインガス供給管２３へのガス通路を閉じてメインバーナ２２へのガス供給を停止し、メインバーナ２２の不完全燃焼を防止すると共に、警報ブザー４４を鳴動するようになっている。
【００２３】
次に、上述した構成の給湯器１０の動作について説明する。
まず、コントローラ４１の上部にある点火つまみ４１ａを下へ押し付けながらパイロットバーナ２５に点火すると、その炎口２５ｃから水平方向に形成される火炎により加熱された一次熱電対２６に起電力が発生し、その起電力で電磁式安全弁が開いた状態で吸着保持される。この時点で一旦点火つまみ４１ａから手を離しても、パイロットバーナ２５は燃焼し続ける。更に、点火つまみ４１ａを左へ回動し、メインガス通路を開くと、パイロットバーナ２５から火移りしてメインバーナ２２が点火する。このような給湯器１０の運転開始により、パイロットバーナ２５の火炎の状態が一次熱電対２６によって検知される。
【００２４】
フレームアレスター２７の小孔２７ａの目詰まりがなく、導入管２９からパイロットバーナ２５へ新鮮な空気が十分に供給されている状態では、図１に示すように、パイロットバーナ２５の火炎が実線の状態になっており、図２に示すように、一次熱電対２６の発生起電力Ｖは高い値（１９ｍＶ、実線）で安定している。一方、二次熱電対２８は、メインバーナ２２の燃焼熱により燃焼室Ｒ２が温まり若干起電力（９ｍＶ、破線）を発生する。
【００２５】
従って、二つの熱電対２６，２８から発生する合成起電力は、一次熱電対２６の起電力から二次熱電対２８の起電力を差し引いた値となる。この実施形態では、電磁式安全弁のコイルに印加される電圧は、回路抵抗の関係からこの合成起電力の約半分の値であり（５ｍＶ、太い実線）、異常燃焼の判定基準値Ｖｊ（３．９ｍＶ、一点鎖線）を上回っており、メインバーナ２２の燃焼停止動作を行わない。
【００２６】
ここでは、貯湯室Ｒ１内の湯の温度がまだ低いので、コントローラ４１に内蔵されたサーモスタットバルブは開いており、パイロットバーナ２５からの火移りによってメインバーナ２２が燃焼を開始する。
【００２７】
燃焼により発生した高温の燃焼排気が下鏡板１５を加熱しながら排気管１６を上昇し、燃焼排気がバッフル板１７を通過することにより、貯湯室Ｒ１内の湯が加熱されて、その温度が上昇する。湯温がＴ１以上になると、サーモスタット４２がこれを検知して、サーモスタットバルブを閉じ、メインバーナ２２が消火する。
湯温が低下したり、或いは給湯管１９を通って湯が排出され、それに伴い給水管１８から給水により水が補充されて湯温がＴ２以下になると、サーモスタット４２により温度低下が検知され、サーモスタットバルブが開くことによりメインガス通路が開放され、再びメインバーナ２２による燃焼が開始され、貯湯室Ｒ１内の湯が加熱される。
【００２８】
以上のようなメインバーナ２２の燃焼による貯湯室Ｒ１内の湯の加熱を繰り返す間に、フレームアレスター２７の小孔２７ａが粉塵により目詰まりを起こし始めると、燃焼室Ｒ２内へ供給される空気量が減少して供給酸素量も減少するため、パイロットバーナ２５の燃焼状態が悪化する。
加えて、このフレームアレスター２７の目詰まりによって燃焼室Ｒ２の給排気が円滑に行われなくなり、燃焼排気が停滞して燃焼室Ｒ２内の下部まで下がってくるようになるため、メインバーナ２２の炎口２２ａよりも下方に配置された導入管入口２９ａから燃焼排気が吸引され、パイロットバーナ２５の燃焼状態が一層悪化する。
この結果、パイロットバーナ２５の炎口２５ｃから水平方向に形成されていた火炎は、酸欠により、図１の破線のように上方へリフトして、一次熱電対２６に接触しなくなる。そして、一次熱電対２６の起電力Ｖが、図２の実線に示すように低下する。
【００２９】
加えて、フレームアレスター２７が詰まって燃焼室Ｒ２の給排気がスムーズに行われなくなると、燃焼室Ｒ２内に停滞する高温の燃焼排気が二次熱電対２８の周囲にまで下降しながら充満して、二次熱電対２８の周囲の温度が上昇し、二次熱電対２８の起電力（図２の太い実線）が上昇するため、合成起電力（図２の破線）が正常燃焼時から急激に減少し、酸素不足を鋭敏に検知できる。
【００３０】
この検出結果を受けてコントローラ４１は、内蔵した電磁式安全弁を閉じ、メインバーナ２２へのガス供給を停止すると共に、警報ブザー４４を鳴動させる。
つまり、フレームアレスター２７が目詰まりしてメインバーナ２２が不完全燃焼を起こす前に、パイロットバーナ２５の燃焼状態の悪化を検知してメインバーナ２２の燃焼を停止させるので、メインバーナ２２の不完全燃焼を防止できる。
【００３１】
不完全燃焼防止動作時の警報ブザー４４の鳴動を受けて、使用者が本体１１からフレームアレスター２７を取り外して粉塵を除去して目詰まりを解消し、再び本体１１に設置することにより、メインバーナ２２を正常な燃焼状態に戻すことができ、貯湯室Ｒ１内の湯を加熱することができる。
【００３２】
また、パイロットバーナ２５に関しては、パイロットバーナ２５の炎口２５ｃが水平に向いているため、一次熱電対２６を炎口２５ｃから水平方向にある程度離して設けることができ、しかも、火炎は、正常燃焼時には一次熱電対２６をあぶり、燃焼悪化時にはあぶらないため、起電力の差が大きく取れてパイロットバーナ２５の燃焼状態を鋭敏に検知できる。
【００３３】
また、給湯器１０の置かれた室内の空気の酸素濃度が低下しても、パイロットバーナ２５の燃焼状態が悪化し、しかもパイロットバーナ２５が燃焼排気を吸引するため燃焼状態が一層悪化して、一次熱電対２６の起電力が低下し、室内汚染による酸素不足に対しても鋭敏に検知できる。
また、目詰まり検知用パイロットバーナ２５に点火バーナを兼用させることで、バーナの数を増やすことがなく、製造コストを低減できる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
例えば、燃焼室Ｒ２の高さが高い場合には、燃焼排気の濃い位置が高くなるため、導入管２９の入口２９ａの位置をメインバーナ２２より上方に設けてもよい。つまり、燃焼排気の濃い位置に入口２９ａを配置することが望ましい。
【００３５】
また、パイロットバーナに導入管２９を設けなくてもよい。例えば、図３に示されるように、パイロットバーナ３５の上流部にパイロット給気口３５ｂを形成し、燃焼排気の濃い位置に、例えば、メインバーナ２２の炎口２２より若干下方にパイロット給気口３５ｂを配置することにより、パイロットバーナ３５は、パイロット給気口３５ｂから直接、燃焼室Ｒ２内の燃焼排気を燃焼用一次空気として取り込むことができる。この結果、導入管２９が不要となり部品点数が減って安価となる。
【００３６】
また、二次熱電対２８の配置場所も限定されない。フレームアレスター２７の目詰まりによる燃焼室Ｒ２の温度上昇を鋭敏に捉えることができる位置であればよく、例えば、フレームアレスター２７の近傍かつ直上に配置してもよい。
また、一次熱電対２６のみにより目詰まり検知をする構成にしてもよく、二次熱電対２８を設けなくても構わない。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１記載の遮炎装置付燃焼機器によれば、遮炎装置が目詰まりすると、パイロットバーナが燃焼室内の燃焼排気を燃焼用空気として吸引して燃料ガスと混合して燃焼するため、メインバーナより先にパイロットバーナの燃焼状態が悪化し、その検出により不完全燃焼防止装置を作動させて、一酸化炭素中毒を防止でき安全である。
【００３８】
更に、本発明の請求項２記載の遮炎装置付燃焼機器によれば、二次熱電対が遮炎装置の目詰まりによる温度上昇変化を検知すると共に、二次熱電対を一次熱電対と極性を逆にして接続したため、遮炎装置の目詰まりを敏感に捉えることができ、迅速に不完全燃焼防止を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態としての遮炎装置付給湯器を正面からみた概略断面図である。
【図２】給気詰まりと起電力との関係を示した図である。
【図３】変更例としてのバーナ付近を側面から見た断面図である。
【図４】従来例としての遮炎装置付給湯器を正面からみた概略断面図である。
【符号の説明】
１０…遮炎装置付給湯器、１１…本体、１３…底板部、２２…メインバーナ、２２ａ…炎口、２３…メインガス供給管、２５，３５…パイロットバーナ、２５ｂ，３５ｂ…パイロット給気口、２６…一次熱電対，２７…フレームアレスター、２７ａ…小孔、２８…二次熱電対、２９…導入管、４１…コントローラ、Ｒ１…貯湯室、Ｒ２…燃焼室。
【図１】
0004511760.tif 000002
【図２】
0004511760.tif 000003
【図３】
0004511760.tif 000004
【図４】
0004511760.tif 000005